JP3239709B2 - Acceleration sensor - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は加速度センサに関
し、特にたとえば、カーナビゲーションシステムなどに
用いられる圧電素子を利用した加速度センサに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an acceleration sensor, and more particularly, to an acceleration sensor using a piezoelectric element used in, for example, a car navigation system.
【0002】[0002]
【従来の技術】図10は従来の加速度センサの一例を示
す図解図である。加速度センサ1は、基板2を含む。基
板2の一方面上には、圧電素子3が形成される。基板2
の一端は固定され、基板2の他端には重り4が取り付け
られる。この加速度センサ1では、加速度が加わったと
きに重り4に力がかかり、基板2が屈曲する。基板2の
屈曲に応じて圧電素子3も屈曲し、その屈曲に応じて圧
電素子3に電荷が発生する。圧電素子3に発生する電荷
の極性は、基板2の屈曲の向きによって逆になる。した
がって、圧電素子3の出力電圧を測定すれば、電圧の大
きさから加速度の大きさを知ることができ、極性から加
速度の方向を知ることができる。2. Description of the Related Art FIG. 10 is an illustrative view showing one example of a conventional acceleration sensor. The acceleration sensor 1 includes a substrate 2. The piezoelectric element 3 is formed on one surface of the substrate 2. Substrate 2
Is fixed, and a weight 4 is attached to the other end of the substrate 2. In the acceleration sensor 1, when acceleration is applied, a force is applied to the weight 4, and the substrate 2 bends. The piezoelectric element 3 also bends in accordance with the bending of the substrate 2, and charges are generated in the piezoelectric element 3 in accordance with the bending. The polarity of the electric charge generated in the piezoelectric element 3 is reversed depending on the direction of the bending of the substrate 2. Therefore, if the output voltage of the piezoelectric element 3 is measured, the magnitude of the acceleration can be known from the magnitude of the voltage, and the direction of the acceleration can be known from the polarity.
【0003】また、図11に示すように、基板2の両端
が支持される場合もある。この加速度センサ1では、基
板2の中央部に重り4が取り付けられる。さらに、重り
4の両側には、圧電素子3a,3b,3c,3dが形成
される。この加速度センサ1では、圧電素子3a,3b
と圧電素子3c,3dとが、互いに逆方向に分極を施さ
れている。つまり、圧電素子3a,3bが外側から基板
2側に向かって分極を施されているとき、圧電素子3
c,3dは基板2側から外側に向かって分極を施されて
いる。したがって、圧電素子3a〜3dに同じ駆動信号
を与えると、圧電素子3a,3bと圧電素子3c,3d
とは逆の変位をする。そのため、基板2は、重り4の両
側で逆向きの振動をする。つまり、重り4の一方側で基
板2が伸びたとき、重り4の他方側で基板2が収縮す
る。逆に、重り4の一方側で基板2が収縮したとき、重
り4の他方側で基板2が伸びる。したがって、基板2
は、その全長が変わらない状態で長さ振動する。Further, as shown in FIG. 11, both ends of the substrate 2 may be supported. In this acceleration sensor 1, a weight 4 is attached to the center of the substrate 2. Further, piezoelectric elements 3a, 3b, 3c, 3d are formed on both sides of the weight 4. In this acceleration sensor 1, the piezoelectric elements 3a, 3b
And the piezoelectric elements 3c and 3d are polarized in directions opposite to each other. That is, when the piezoelectric elements 3a and 3b are polarized from the outside toward the substrate 2, the piezoelectric element 3a
c and 3d are polarized outward from the substrate 2 side. Therefore, when the same drive signal is given to the piezoelectric elements 3a to 3d, the piezoelectric elements 3a and 3b and the piezoelectric elements 3c and 3d
And the reverse displacement. Therefore, the substrate 2 oscillates in opposite directions on both sides of the weight 4. That is, when the substrate 2 extends on one side of the weight 4, the substrate 2 contracts on the other side of the weight 4. Conversely, when the substrate 2 contracts on one side of the weight 4, the substrate 2 expands on the other side of the weight 4. Therefore, substrate 2
Oscillates in length with its total length unchanged.
【0004】さらに、たとえば対向する圧電素子3c,
3dが、差動回路に接続される。圧電素子3c,3dは
基板2側から外側に向かって分極しているため、加速度
が加わっていないときには、圧電素子3c,3dから同
じ信号が出力される。このとき、差動回路からは信号が
出力されない。加速度センサ1に加速度が加わると、重
り4に力がかかり、基板2に反りが生じる。そのため、
圧電素子3c,3dから基板2の反りに応じた信号が出
力される。しかしながら、圧電素子3c,3dは両方と
も基板2側から外側に向かって分極しているため、分極
方向に対する屈曲状態が逆となり、圧電素子3c,3d
からは異なる信号が出力される。したがって、差動回路
からは、加速度に対応した出力信号を得ることができ
る。Further, for example, opposing piezoelectric elements 3c,
3d is connected to the differential circuit. Since the piezoelectric elements 3c and 3d are polarized outward from the substrate 2, the same signals are output from the piezoelectric elements 3c and 3d when no acceleration is applied. At this time, no signal is output from the differential circuit. When acceleration is applied to the acceleration sensor 1, a force is applied to the weight 4 and the substrate 2 is warped. for that reason,
A signal corresponding to the warpage of the substrate 2 is output from the piezoelectric elements 3c and 3d. However, since both the piezoelectric elements 3c and 3d are polarized outward from the substrate 2 side, the bending state in the polarization direction is reversed, and the piezoelectric elements 3c and 3d are polarized.
Output a different signal. Therefore, an output signal corresponding to the acceleration can be obtained from the differential circuit.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】これらの加速度センサ
では、雰囲気温度が変化すると、基板と圧電素子との熱
膨張係数の違いのため、基板が湾曲してしまう。それに
より、圧電素子に電荷が発生するが、発生した電荷が加
速度によるものか温度変化によるものかを区別すること
ができない。そのため、加速度が加わっていないにもか
かわらず、加速度が加わっているかのように誤検知する
恐れがある。In these acceleration sensors, when the ambient temperature changes, the substrate is curved due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the substrate and the piezoelectric element. As a result, charge is generated in the piezoelectric element, but it is not possible to distinguish whether the generated charge is due to acceleration or temperature change. For this reason, there is a risk that an erroneous detection may be made as if acceleration is applied even though acceleration is not applied.
【0006】また、図11に示す加速度センサでは、基
板の両端が支持されているため、加速度による基板の変
位を大きくすることができない。そのため、圧電素子の
出力信号も小さく、感度が低いという問題がある。Further, in the acceleration sensor shown in FIG. 11, since both ends of the substrate are supported, the displacement of the substrate due to acceleration cannot be increased. Therefore, there is a problem that the output signal of the piezoelectric element is small and the sensitivity is low.
【0007】それゆえに、この発明の主たる目的は、加
速度の検出感度が大きく、しかも雰囲気温度の変化に伴
う信号の影響を小さくすることができる加速度センサを
提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, a main object of the present invention is to provide an acceleration sensor having high acceleration detection sensitivity and capable of reducing the influence of a signal accompanying a change in ambient temperature.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】この発明は、一方面上に
複数の圧電素子が形成される面を有する板状の基板と、
基板の複数の圧電素子が形成された面の長さ方向両端か
ら延びる剛性のある材料で形成された2つの連結手段
と、2つの連結手段の両方の延びた先に取り付けられる
1つの重りとを含み、重りは基板の複数の圧電素子が形
成された面の中央部で基板と直交する線上に重心が配置
される、加速度センサである。この加速度センサにおい
て、複数の圧電素子は基板の複数の圧電素子が形成され
た面の長手方向中央部を挟んで両側に形成され、連結手
段としての2つの連結棒は基板の複数の圧電素子が形成
された面の長手方向の両端から重りに向かって延びるよ
うに形成される。また、複数の圧電素子は基板の複数の
圧電素子が形成された面の長手方向の中央部を挟んで両
側に形成され、連結手段は基板の長手方向の両側を折り
曲げることによって形成され、連結手段である基板の両
端部に重りが取り付けられてもよい。さらに、基板は長
手方向の両端側が1つの平面上で対向するように折り曲
げられ、複数の圧電素子が基板の対向部の両側の一方面
にそれぞれ形成されることによって、1つの平面上で対
向する両端側が複数の圧電素子が形成された面となり、
基板の両端側を除く部分が連結手段となり、重りは基板
の中央部に取り付けられもよい。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to
A plate-shaped substrate having a surface on which a plurality of piezoelectric elements are formed ,
Two connecting means made of a rigid material extending from both ends in the longitudinal direction of the surface on which the plurality of piezoelectric elements of the substrate are formed, and attached to both extending ends of the two connecting means.
The weight includes one weight, and the weight is formed by a plurality of piezoelectric elements on the substrate.
This is an acceleration sensor in which the center of gravity is arranged on a line orthogonal to the substrate at the center of the formed surface. In this acceleration sensor, a plurality of piezoelectric elements are formed by a plurality of piezoelectric elements on a substrate.
And across the longitudinal center plane is formed on both sides, connecting the hand
Two connecting rods as steps are formed by multiple piezoelectric elements on the substrate
It is formed so as to extend toward the weight from both ends in the longitudinal direction of the formed surface. Further, the plurality of piezoelectric elements a plurality of substrates
The piezoelectric element is formed on both sides of the central portion in the longitudinal direction of the surface on which the piezoelectric element is formed , and the connecting means is formed by bending both sides in the longitudinal direction of the substrate. A weight may be attached to the vehicle. Further, the substrate is bent so that both ends in the longitudinal direction is opposed on one plane, by Rukoto plurality of piezoelectric elements are respectively formed on one surface <br/> on both sides of the opposing portion of the substrate, one plane Pair on
The opposite ends are surfaces on which a plurality of piezoelectric elements are formed,
Portions other than both ends of the substrate may serve as connecting means, and the weight may be attached to the center of the substrate.
【0009】基板の長手方向に加速度が加わったとき、
重りに力がかかり、それによって重りが変位する。この
とき、連結手段によって、圧電素子の形成された基板の
面の一端側が押され、他端側が引っ張られる。そのた
め、圧電素子の形成された基板の一端側と他端側とが、
互いに逆方向に変位する。When acceleration is applied in the longitudinal direction of the substrate,
The force is applied to the weight, thereby displacing the weight. At this time, one end of the surface of the substrate on which the piezoelectric element is formed is pushed by the connecting means, and the other end is pulled. Therefore, one end side and the other end side of the substrate on which the piezoelectric element is formed,
Displace in opposite directions.
【0010】また、雰囲気温度が変化したとき、基板と
圧電素子との熱膨張係数の違いにより、基板が屈曲す
る。このとき、複数の圧電素子は、基板の一方面側に形
成されているため、基板は必ず一定の方向に屈曲する。
つまり、圧電素子の形成された基板の面の一端側および
他端側が、同じ方向に変位するように屈曲する。したが
って、加速度による基板の屈曲状態と雰囲気温度の変化
による基板の屈曲状態とが異なり、複数の圧電素子の出
力信号の関係も異なる。これらの出力信号の関係から、
雰囲気温度の変化による信号を相殺し、加速度に対応し
た信号のみを得ることができる。When the ambient temperature changes, the substrate bends due to the difference in thermal expansion coefficient between the substrate and the piezoelectric element. At this time, since the plurality of piezoelectric elements are formed on one surface side of the substrate, the substrate always bends in a certain direction.
That is, one end and the other end of the surface of the substrate on which the piezoelectric element is formed are bent so as to be displaced in the same direction. Therefore, the bending state of the substrate due to the acceleration and the bending state of the substrate due to the change in the ambient temperature are different, and the relationship between the output signals of the plurality of piezoelectric elements is also different. From the relationship between these output signals,
The signal due to the change in the ambient temperature is canceled, and only the signal corresponding to the acceleration can be obtained.
【0011】[0011]
【発明の効果】この発明によれば、加速度が加わったと
きと雰囲気温度が変化したときとで、基板の屈曲状態に
違いをつけることができる。基板の屈曲状態が違ってい
れば、圧電素子から得られる信号も異なり、雰囲気温度
の変化による信号のみを相殺することができる。したが
って、加速度に対応した信号のみを得ることができ、検
出誤差を小さくすることができる。According to the present invention, the bending state of the substrate can be made different between when the acceleration is applied and when the ambient temperature changes. If the bending state of the substrate is different, the signal obtained from the piezoelectric element is also different, and only the signal due to the change in ambient temperature can be canceled. Therefore, only the signal corresponding to the acceleration can be obtained, and the detection error can be reduced.
【0012】この発明の上述の目的,その他の目的,特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。The above objects, other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of embodiments with reference to the drawings.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】図1はこの発明の加速度センサの
一例を示す斜視図であり、図2はその断面図である。加
速度センサ10は、矩形板状の基板12を含む。基板1
2の一方面上には、2つの圧電素子14a,14bが形
成される。これらの圧電素子14a,14bは、基板1
2の長手方向の中央部の両側に形成される。圧電素子1
4aは、たとえば圧電セラミックなどで形成される圧電
層16aを含む。この圧電層16aの両面に電極18
a,20aが形成される。そして、一方の電極20a
が、基板12に接着される。同様に、圧電素子14bは
圧電層16bを含み、その両面に電極18b,20bが
形成される。そして、一方の電極20bが基板12に接
着される。これらの圧電素子14a,14bにおいて
は、圧電層16a,16bは、同じ方向に分極を施され
ている。つまり、圧電層16a,16bは、たとえば外
側から基板12側に向かって分極している。FIG. 1 is a perspective view showing an example of an acceleration sensor according to the present invention, and FIG. 2 is a sectional view thereof. The acceleration sensor 10 includes a rectangular plate-shaped substrate 12. Substrate 1
Two piezoelectric elements 14a and 14b are formed on one surface of the two. These piezoelectric elements 14a and 14b are
2 are formed on both sides of the central portion in the longitudinal direction. Piezoelectric element 1
4a includes a piezoelectric layer 16a formed of, for example, a piezoelectric ceramic. Electrodes 18 are provided on both sides of the piezoelectric layer 16a.
a, 20a are formed. Then, one electrode 20a
Is adhered to the substrate 12. Similarly, the piezoelectric element 14b includes a piezoelectric layer 16b, and electrodes 18b and 20b are formed on both surfaces thereof. Then, one electrode 20b is bonded to the substrate 12. In these piezoelectric elements 14a and 14b, the piezoelectric layers 16a and 16b are polarized in the same direction. That is, the piezoelectric layers 16a and 16b are polarized, for example, from the outside toward the substrate 12 side.
【0014】基板12の長手方向の両端には、連結手段
としての連結棒22が取り付けられる。連結棒22は、
剛性のある材料で形成される。2つの連結棒22は同じ
長さに形成され、基板12の他方面側で重り24に連結
される。したがって、重り24は、基板12の中央部で
基板12に直交する線上に配置される。なお、図1にお
いて、3角形は支持部を示している。つまり、基板12
の長手方向の中央部において、基板12の両側部が支持
される。さらに、2つの圧電素子14a,14bは、差
動回路に接続される。At both ends in the longitudinal direction of the substrate 12, connecting rods 22 as connecting means are attached. The connecting rod 22
It is formed of a rigid material. The two connecting rods 22 are formed to have the same length, and are connected to the weight 24 on the other side of the substrate 12. Therefore, the weight 24 is disposed on a line orthogonal to the substrate 12 at the center of the substrate 12. In FIG. 1, a triangle indicates a support. That is, the substrate 12
Are supported on both sides of the substrate 12 at the center in the longitudinal direction. Further, the two piezoelectric elements 14a and 14b are connected to a differential circuit.
【0015】この加速度センサ10では、基板12の長
手方向に向かって加速度が加わると、重り24に力が働
き、それによって重り24は変位する。そのため、図3
に示すように、基板12の一方端が連結棒22によって
押され、他方端が連結棒22によって引っ張られる。し
たがって、基板12の両端は、互いに逆方向に変位す
る。それによって、圧電素子14a,14bも、互いに
逆方向に屈曲する。圧電素子14a,14bの圧電層1
6a,16bは、同じ方向に分極しているため、逆方向
に屈曲することにより、逆極性の電荷が発生する。した
がって、差動回路からは、加速度に対応した大きい出力
信号を得ることができる。In the acceleration sensor 10, when an acceleration is applied in the longitudinal direction of the substrate 12, a force acts on the weight 24, which causes the weight 24 to be displaced. Therefore, FIG.
1, one end of the substrate 12 is pushed by the connecting rod 22 and the other end is pulled by the connecting rod 22. Therefore, both ends of the substrate 12 are displaced in directions opposite to each other. Thereby, the piezoelectric elements 14a and 14b also bend in directions opposite to each other. Piezoelectric layer 1 of piezoelectric elements 14a and 14b
Since 6a and 16b are polarized in the same direction, when they are bent in opposite directions, charges of opposite polarity are generated. Therefore, a large output signal corresponding to the acceleration can be obtained from the differential circuit.
【0016】また、雰囲気温度が変化したとき、基板1
2と圧電素子14a,14bの熱膨張係数が異なるた
め、基板12が湾曲する。このとき、圧電素子14a,
14bは基板12の一方面上に形成されているため、こ
れらの圧電素子14a,14bの形成された部分は、同
じ方向に屈曲する。つまり、図4の実線で示すように、
基板12が圧電素子14a,14bの方向に湾曲する
か、または一点鎖線で示すように、圧電素子14a,1
4bと逆の方向に湾曲する。この加速度センサ10の構
造では、雰囲気温度の変化によって、図3に示すような
屈曲状態になることはない。したがって、圧電素子14
a,14bに発生する電荷は同じ極性となり、圧電素子
14a,14bの出力信号は差動回路で相殺される。When the ambient temperature changes, the substrate 1
2 and the piezoelectric elements 14a and 14b have different coefficients of thermal expansion, so that the substrate 12 is curved. At this time, the piezoelectric elements 14a,
Since the portion 14b is formed on one surface of the substrate 12, the portions where the piezoelectric elements 14a and 14b are formed bend in the same direction. That is, as shown by the solid line in FIG.
The substrate 12 bends in the direction of the piezoelectric elements 14a, 14b, or as indicated by the dashed line, the piezoelectric elements 14a, 1b.
4b. In the structure of the acceleration sensor 10, a bent state as shown in FIG. 3 does not occur due to a change in the ambient temperature. Therefore, the piezoelectric element 14
The charges generated at the terminals a and b have the same polarity, and the output signals of the piezoelectric elements 14a and 14b are canceled by the differential circuit.
【0017】このように、この加速度センサ10では、
雰囲気温度の変化によって発生する信号は相殺され、加
速度に対応した信号のみを得ることができる。したがっ
て、温度変化がある場所で加速度センサ10を使用して
も、正確に加速度を検出することができる。しかも、基
板12は中央部で支持されているため、両端支持のよう
に基板12の屈曲が邪魔されず、基板12の両端部を大
きく変位させることができる。したがって、圧電素子1
4a,14bから大きい出力信号を得ることができ、加
速度の検出感度を良好にすることができる。As described above, in this acceleration sensor 10,
The signal generated by the change in the ambient temperature is canceled, and only the signal corresponding to the acceleration can be obtained. Therefore, even when the acceleration sensor 10 is used in a place where there is a temperature change, the acceleration can be accurately detected. Moreover, since the substrate 12 is supported at the center, the bending of the substrate 12 is not hindered as in the case of supporting both ends, and both ends of the substrate 12 can be largely displaced. Therefore, the piezoelectric element 1
A large output signal can be obtained from 4a and 14b, and acceleration detection sensitivity can be improved.
【0018】このような加速度センサ10としては、図
5に示すように、基板12の両端側を折り曲げて連結手
段としてもよい。この加速度センサ10では、基板12
の両端側が鋭角的に折り曲げられている。そして、基板
12の折り曲げられた両端部に、3角形状の重り24が
取り付けられる。この場合、重り24は、たとえば溶接
などによって基板12の両端部に取り付けられる。もち
ろん、重り24は、接着剤などを用いて取り付けられて
もよい。このような加速度センサ10でも、図1に示す
加速度センサと同様にして、雰囲気温度の変化による圧
電素子14a,14bからの出力信号を相殺することが
できる。As shown in FIG. 5, such an acceleration sensor 10 may be a connecting means by bending both ends of the substrate 12. In this acceleration sensor 10, the substrate 12
Are sharply bent at both ends. Then, triangular weights 24 are attached to the bent both ends of the substrate 12. In this case, the weights 24 are attached to both ends of the substrate 12 by, for example, welding. Of course, the weight 24 may be attached using an adhesive or the like. Even in such an acceleration sensor 10, output signals from the piezoelectric elements 14a and 14b due to a change in ambient temperature can be canceled out in a manner similar to the acceleration sensor shown in FIG.
【0019】さらに、図6に示すように、圧電素子14
a,14bが形成された基板12の面とほぼ同じ長さの
重り24を用いてもよい。この場合、基板12の両端側
は、圧電素子14a,14bが形成された面にほぼ直交
するように折り曲げられる。このように、重り24の形
状は任意に変更可能であるが、基板12の圧電素子14
a,14bが形成された面の中央部で基板12に直交す
る線上に重り24の重心が存在するように配置される。Further, as shown in FIG.
A weight 24 having substantially the same length as the surface of the substrate 12 on which the a and b are formed may be used. In this case, both ends of the substrate 12 are bent so as to be substantially perpendicular to the surface on which the piezoelectric elements 14a and 14b are formed. As described above, the shape of the weight 24 can be arbitrarily changed, but the piezoelectric element 14
The weight 24 is arranged so that the center of gravity of the weight 24 exists on a line orthogonal to the substrate 12 at the center of the surface where the a and b are formed.
【0020】また、図7に示すように、基板12を長手
方向の中央部を含む3か所で折り曲げ、基板12の両端
部が対向するように突き合わされてもよい。この加速度
センサ10では、基板12の中央部すなわち折り曲げら
れた部分に、重り24が取り付けられる。そして、突き
合わされた基板12の両端部の両側に、圧電素子14
a,14bが形成される。したがって、圧電素子14
a,14bが形成された基板12の面と、重り24の取
付け部との間の基板12部分が、連結手段として用いら
れる。この加速度センサ10では、突き合わされた基板
12の両端部において、基板12の両側部が支持され
る。すなわち、圧電素子14a,14bの間において、
基板12が支持される。この加速度センサ10も、図1
に示す加速度センサと同様にして、雰囲気温度の変化に
よる圧電素子14a,14bからの出力信号を相殺する
ことができる。Further, as shown in FIG. 7, the substrate 12 may be bent at three places including the central part in the longitudinal direction, and may be joined so that both ends of the substrate 12 face each other. In the acceleration sensor 10, a weight 24 is attached to a central portion of the substrate 12, that is, a bent portion. The piezoelectric elements 14 are provided on both sides of both ends of the butted substrate 12.
a, 14b are formed. Therefore, the piezoelectric element 14
The portion of the substrate 12 between the surface of the substrate 12 on which a and 14b are formed and the mounting portion of the weight 24 is used as connecting means. In this acceleration sensor 10, both ends of the substrate 12 are supported at both ends of the butted substrate 12. That is, between the piezoelectric elements 14a and 14b,
The substrate 12 is supported. This acceleration sensor 10 is also shown in FIG.
As in the case of the acceleration sensor shown in FIG. 7, the output signals from the piezoelectric elements 14a and 14b due to the change in the ambient temperature can be canceled.
【0021】さらに、図8に示すように、基板12の圧
電素子14a,14bが形成される面は、その幅方向に
対向するように形成されてもよい。この加速度センサ1
0を形成するために、たとえば図9に示すような板材3
0が用いられる。この板材30は、両端側が中間部の幅
の半分となるように形成されている。これらの部分は、
板材30の幅方向の一方側および他方側に形成される。
この板材30を折り曲げることによって、基板12が形
成される。このとき、板材30の両端側が幅方向で重な
るように、板材30が折り曲げられる。Further, as shown in FIG. 8, the surface of the substrate 12 on which the piezoelectric elements 14a and 14b are formed may be formed so as to face in the width direction. This acceleration sensor 1
0, for example, as shown in FIG.
0 is used. The plate member 30 is formed such that both end sides are half the width of the intermediate portion. These parts are
The plate 30 is formed on one side and the other side in the width direction.
The substrate 12 is formed by bending the plate member 30. At this time, the plate 30 is bent such that both ends of the plate 30 overlap in the width direction.
【0022】この加速度センサ10では、基板12の両
端が支持される。そして、基板12の対向した部分に、
圧電素子14a,14bが形成される。この場合、上述
の各加速度センサに比べて、圧電素子14a,14bを
長くすることができる。しかも、基板12の両端が支持
されているため、加速度が加わったときに、基板12の
圧電素子14a,14bが形成された部分が大きく変形
する。それによって、圧電素子14a,14bの変形も
大きくすることができ、大きい出力信号を得ることがで
きる。したがって、加速度の検出感度を良好にすること
ができる。In this acceleration sensor 10, both ends of the substrate 12 are supported. Then, on the opposing portion of the substrate 12,
The piezoelectric elements 14a and 14b are formed. In this case, the piezoelectric elements 14a and 14b can be made longer than those of the acceleration sensors described above. Moreover, since both ends of the substrate 12 are supported, when acceleration is applied, the portion of the substrate 12 where the piezoelectric elements 14a and 14b are formed is greatly deformed. Thereby, the deformation of the piezoelectric elements 14a and 14b can be increased, and a large output signal can be obtained. Therefore, the acceleration detection sensitivity can be improved.
【0023】なお、上述の加速度センサ10では、圧電
素子14a,14bの出力電圧を測定することによって
加速度を検出したが、圧電素子14a,14bに発振回
路を接続して励振してもよい。この場合、圧電素子14
a,14bが変形することによって、たとえば共振周波
数やインピーダンスが変化する。したがって、圧電素子
14a,14bから出力される信号の周波数の変化やイ
ンピーダンスの変化などから、加速度を検出することが
できる。この場合も、雰囲気温度の変化による圧電素子
14a,14bの変形は同じであるため、共振周波数や
インピーダンスも同じように変化する。したがって、圧
電素子14a,14bの共振周波数の変化やインピーダ
ンスの変化も相殺することができ、温度変化による影響
を小さくすることができる。In the acceleration sensor 10 described above, the acceleration is detected by measuring the output voltages of the piezoelectric elements 14a and 14b. However, an excitation circuit may be connected to the piezoelectric elements 14a and 14b for excitation. In this case, the piezoelectric element 14
Due to the deformation of a and 14b, for example, the resonance frequency and the impedance change. Therefore, the acceleration can be detected from a change in the frequency or a change in the impedance of the signal output from the piezoelectric elements 14a and 14b. Also in this case, since the deformation of the piezoelectric elements 14a and 14b due to the change in the ambient temperature is the same, the resonance frequency and the impedance change similarly. Therefore, the change in the resonance frequency and the change in the impedance of the piezoelectric elements 14a and 14b can be canceled out, and the influence of the temperature change can be reduced.
【図1】この発明の加速度センサの一例を示す斜視図で
ある。FIG. 1 is a perspective view showing an example of an acceleration sensor according to the present invention.
【図2】図1に示す加速度センサの断面図である。FIG. 2 is a sectional view of the acceleration sensor shown in FIG.
【図3】図1に示す加速度センサに加速度が加わったと
きの状態を示す図解図である。FIG. 3 is an illustrative view showing a state when acceleration is applied to the acceleration sensor shown in FIG. 1;
【図4】図1に示す加速度センサが温度変化によって変
形したときの状態を示す図解図である。FIG. 4 is an illustrative view showing a state when the acceleration sensor shown in FIG. 1 is deformed by a temperature change;
【図5】この発明の加速度センサの他の例を示す斜視図
である。FIG. 5 is a perspective view showing another example of the acceleration sensor of the present invention.
【図6】この発明の加速度センサのさらに他の例を示す
斜視図である。FIG. 6 is a perspective view showing still another example of the acceleration sensor of the present invention.
【図7】この発明の加速度センサの別の例を示す斜視図
である。FIG. 7 is a perspective view showing another example of the acceleration sensor of the present invention.
【図8】この発明の加速度センサのさらに別の例を示す
斜視図である。FIG. 8 is a perspective view showing still another example of the acceleration sensor of the present invention.
【図9】図8に示す加速度センサに用いられる基板を作
製するための板材を示す平面図である。FIG. 9 is a plan view showing a plate material for manufacturing a substrate used for the acceleration sensor shown in FIG.
【図10】従来の加速度センサの一例を示す図解図であ
る。FIG. 10 is an illustrative view showing one example of a conventional acceleration sensor.
【図11】従来の加速度センサの他の例を示す図解図で
ある。FIG. 11 is an illustrative view showing another example of the conventional acceleration sensor.
10 加速度センサ 12 基板 14a 14b 圧電素子 22 連結棒 24 重り DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Acceleration sensor 12 Substrate 14a 14b Piezoelectric element 22 Connecting rod 24 Weight
Claims (4)
面を有する板状の基板、前記基板の前記複数の圧電素子が形成された面の長さ方
向 両端から延びる剛性のある材料で形成された2つの連
結手段、および前記2つの連結手段の両方の延びた先に
取り付けられる1つの重りを含み、 前記重りは前記基板の前記複数の圧電素子が形成された
面の中央部で前記基板と直交する線上に重心が配置され
る、加速度センサ。1. A plurality of piezoelectric elements are formed on one surface.
Plate-like substrate having a surface, the length of the surface of the substrate on which the plurality of piezoelectric elements are formed
Two connecting means formed of a rigid material extending from opposite ends, and one weight attached to the extending end of both of the two connecting means , wherein the plurality of piezoelectric elements of the substrate are An acceleration sensor, wherein a center of gravity is arranged on a line orthogonal to the substrate at a center of the formed surface.
数の圧電素子が形成された面の長手方向中央部を挟んで
両側に形成され、前記連結手段としての2つの連結棒は 前記基板の前記複
数の圧電素子が形成された面の長手方向の両端から前記
重りに向かって延びるように形成される、請求項1に記
載の加速度センサ。Wherein said plurality of piezoelectric elements are the double of the substrate
Across the longitudinal center of the surface on which the number of piezoelectric elements are formed is formed on <br/> both sides, the two connecting rods of the said coupling means the double of the substrate
The acceleration sensor according to claim 1, wherein the acceleration sensor is formed so as to extend toward the weight from both ends in the longitudinal direction of the surface on which the number of piezoelectric elements is formed .
数の圧電素子が形成された面の長手方向の中央部を挟ん
で両側に形成され、前記連結手段は 前記基板の長手方向の両側を折り曲げる
ことによって形成され、前記連結手段である 前記基板の両端部に前記重りが取り
付けられた、請求項1に記載の加速度センサ。Wherein said plurality of piezoelectric elements are the double of the substrate
Sandwich the center in the longitudinal direction of the surface on which
In is formed on both sides, the coupling means are formed by bending both sides in the longitudinal direction of the substrate, the weight at both ends of the substrate which is the connecting means is attached, the acceleration sensor according to claim 1 .
面上で対向するように折り曲げられ、前記複数の圧電素
子が前記基板の対向部の両側の一方面にそれぞれ形成さ
れることによって、前記1つの平面上で対向する両端側
が複数の圧電素子が形成された面となり、 前記基板の両端側を除く部分が前記連結手段となり、 前
記重りは前記基板の中央部に取り付けられた、請求項1
に記載の加速度センサ。Wherein said substrate opposite ends in the longitudinal direction are bent so as to face in one plane, by Rukoto said plurality of piezoelectric elements are respectively formed on one surface of both sides of the opposing portion of the substrate, wherein Opposite ends on one plane
2. A surface on which a plurality of piezoelectric elements are formed, a portion excluding both ends of the substrate serves as the connecting means, and the weight is attached to a central portion of the substrate.
2. The acceleration sensor according to 1.
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---|---|---|---|
JP23202695A JP3239709B2 (en) | 1995-08-16 | 1995-08-16 | Acceleration sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP23202695A JP3239709B2 (en) | 1995-08-16 | 1995-08-16 | Acceleration sensor |
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JPH0954113A JPH0954113A (en) | 1997-02-25 |
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1995
- 1995-08-16 JP JP23202695A patent/JP3239709B2/en not_active Expired - Fee Related
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